職前教師於STEM實作課程的知識整合行為研究

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(1)國立臺灣師範大學科技應用與人力資源發展學系碩士論文. 職前教師於 STEM 實作課程的知識整合行為研究. 研究生：黃子榕指導教授：林坤誼. 中華民國一 ○ 三年六月.

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(5) 職前教師於 STEM 實作課程的知識整合行為研究研究生：黃子榕指導教授：林坤誼. 中文摘要 STEM（科學、科技、工程、數學）教育的推展是當前的教育趨勢，如何藉由 STEM 實作課程強化並整合學生的知識亦是當前重要的課題。本研究以 Ajzen（1985）所發展的計畫行為理論為基礎，目的在探討職前教師於 STEM 實作課程中的知識整合行為及其影響因素。本研究採用問卷調查法，以臺灣一所知名的師資培育大學為主要研究對象，針對其自然與生活科技領域的職前教師進行調查研究，總計回收有效問卷共計 83 份。所得資料利用單因子變異數分析、皮爾森積差相關、線性結構方程、路徑分析進行處理。研究結論如下：(1) STEM 實作課程以學生擅長的個別領域來引導，更容易引發學生知識整合的行為。(2) 教師與同學的期望與支持，有助於學生在 STEM 實作課程的知識整合。(3) STEM 實作課程可有效幫助學生學習發展 STEM 相關領域的知識整合。(4) 他人的支持與自身的信心是 STEM 實作課程中知識整合的關鍵。(5) 男女生皆適合進行 STEM 實作課程的知識整合行為。(6) 不同年級皆應發展 STEM 實作課程。(7) STEM 相關科系教師較適合從事 STEM 實作課程的教學。建議未來教師在從事 STEM 實作課程教學時，應多給予學生支持，並培養學生自我信心，將可提高學生在學習過程的知識整合行為。. 關鍵詞：STEM 實作課程、計畫行為理論、職前教師、自然與生活科技領域。 i.

(6) ii.

(7) A Study on Knowledge Integrated Behaviors of Pre-service Teachers in STEM Performance Courses Author: Tzu-Jung, Huang Adviser: Dr. Kuen-Yi, Lin ABSTRACT The promotion of STEM (Science, Technology, Engineering, Mathematics) education is the current trend in education. How to strengthen and integrate the knowledge of students by STEM performance courses is also an important issue currently. The study is based on the theory of planned behavior by Ajzen (1985), and is to discuss the knowledge integrated behaviors of pre-service teachers in STEM Performance Courses along with its effective factor. The study takes the questionnaire inquisition, and the objects of the study are those pre-service teachers now studying science and life technology area in a well-known college for training teachers. Altogether, there are 83 effective questionnaires collected. The documents collected are processed with one-way analysis, pearson’s correlation, linear structural equation, pathway analysis method. The results show that: (1) STEM performance courses are led by individual areas which students are good at. It will be easier to evoke students’ knowledge integrated behaviors. (2)With expectations and support from teachers and students, it helps students integrate knowledge in STEM performance courses. (3) STEM performance courses effectively help students learn how to develop knowledge integration of related fields. (4)The key of knowledge integration in STEM performance courses is the support from others and self confidence. (5) Knowledge integration in STEM performance courses is suitable for male and female. (6) STEM performance courses should be carried out in different stage of learning. (7) It is more appropriate for teachers of areas related with STEM iii.

(8) performance courses to undertake the teaching of STEM performance courses. It is suggested that teachers should give students more support, and cultivate their self-confidence when undertaking the teaching of STEM performance courses. In this way,it is going to promote students' knowledge integration behavior during their learning process.. Keywords: STEM performance courses, the theory of planned behavior, pre-service teachers, science and life technology.. iv.

(9) 目. 錄. 中文摘要 ................................................................................................................ i 英文摘要 ............................................................................................................. iii 目. 錄 ............................................................................................................... v. 表. 次 .............................................................................................................vii. 圖. 次 ..............................................................................................................xi. 第一章緒論 ....................................................................................................... 1 第一節研究背景與動機 ............................................................................ 1 第二節研究目的與待答問題 .................................................................... 8 第三節研究範圍與限制 .......................................................................... 11 第四節重要名詞釋義 .............................................................................. 13 第二章文獻探討 ............................................................................................. 17 第一節 STEM 實作課程的發展現況....................................................... 17 第二節計畫行為理論的應用 .................................................................. 22 第三節知識整合行為因素的探討 .......................................................... 29 第四節知識整合行為態度 ...................................................................... 34 第五節知識整合主觀規範 ...................................................................... 39 第六節知識整合知覺行為控制 .............................................................. 42 第三章研究設計與實施 ................................................................................. 45 第一節研究設計 ...................................................................................... 45 第二節研究方法 ...................................................................................... 50 第三節研究對象 ...................................................................................... 51 第四節研究工具 ...................................................................................... 52 第五節研究流程 ...................................................................................... 55 v.

(10) 第六節資料處理與分析 .......................................................................... 57 第四章研究結果與討論 ................................................................................. 63 第一節研究對象背景變項分析 .............................................................. 63 第二節敘述性統計分析 .......................................................................... 66 第三節信度與效度分析 .......................................................................... 73 第四節背景變項與各構陎關係之分析 .................................................. 78 第五節結構模型分析 ............................................................................ 102 第六節研究假說驗證 ............................................................................ 105 第五章結論與建議 ....................................................................................... 109 第一節研究發現 .................................................................................... 109 第二節研究結論 .................................................................................... 115 第三節研究建議 .................................................................................... 118 參考文獻 ........................................................................................................... 121 一、中文部份 ............................................................................................ 121 二、外文部份 ............................................................................................ 126 附. 錄 ........................................................................................................... 139 附錄職前教師於 STEM 實作課程的知識整合行為調查研究問卷 ... 141. vi.

(11) 表. 次. 表 2-1 STEM 實作課程方陎行為分析之研究 ............................................... 19 表 2-2 計畫行為理論進行教育方陎行為分析之研究................................... 26 表 2-3 知識整合行為分析之研究 ................................................................... 31 表 2-4 澳門與 OECD 成員國 15 歲學生對數學主觀規範調查.................... 40 表 3-1 可信度高低與 Cronbach`s α 係數之對照表 ...................................... 58 表 3-2 SEM 與 PLS 的差異分析 ..................................................................... 60 表 4-1 研究對象男女分布狀況 ....................................................................... 63 表 4-2 研究對象年級分布狀況 ....................................................................... 64 表 4-3 研究對象就讀科系分布狀況 ............................................................... 64 表 4-4 研究對象預計任教學科分布狀況 ....................................................... 65 表 4-5 研究對象居住區域分布狀況 ............................................................... 65 表 4-6 研究對象科學態度分布 ....................................................................... 66 表 4-7 研究對象數學態度分布 ....................................................................... 67 表 4-8 研究對象工程與科技態度分布 ........................................................... 67 表 4-9 研究對象知識整合行為態度分布 ....................................................... 68 表 4-10 研究對象知識整合主觀規範分布 ....................................................... 69 表 4-11 研究對象知識整合知覺行為控制分布 ............................................... 69 表 4-12 研究對象科學知覺行為控制分布 ....................................................... 70 表 4-13 研究對象工程與科技知覺行為控制分布 ........................................... 70 表 4-14 研究對象數學知覺行為控制分布 ....................................................... 71 表 4-15 研究對象知識整合行為分布 ............................................................... 71 表 4-16 研究對象知識整合行為模式構陎分布狀況 ....................................... 72 表 4-17 研究對象各領域態度構陎分布狀況 ................................................... 72 vii.

(12) 表 4-18 研究對象各領域知覺行為控制構陎分布狀況 .................................. 72 表 4-19 Cronbach`s α 信度分析 ....................................................................... 73 表 4-20 測量模型之檢定結果........................................................................... 76 表 4-21 研究構陎相關分析表........................................................................... 77 表 4-21 研究構陎相關分析表........................................................................... 77 表 4-22 性別與各構陎間之同質性檢定 .......................................................... 78 表 4-23 知識整合行為模式與性別的差異性檢定 .......................................... 79 表 4-24 各領域態度和知覺行為控制與性別的差異性檢定 .......................... 79 表 4-25 年級與各構陎間之同質性檢定 .......................................................... 80 表 4-26 知識整合行為模式與年級的差異分布 .............................................. 81 表 4-27 知識整合行為模式與年級的差異性檢定 .......................................... 82 表 4-28 各領域態度和知覺行為控制與年級的差異分布 .............................. 83 表 4-29 各領域態度和知覺行為控制與年級的差異性檢定 .......................... 84 表 4-30 就讀科系與各構陎間之同質性檢定 .................................................. 85 表 4-31 知識整合行為模式與就讀科系的差異分布 ...................................... 86 表 4-32 知識整合行為模式與就讀科系的差異性檢定 .................................. 87 表 4-33 各領域態度和知覺行為控制與就讀科系的差異分布 ...................... 88 表 4-34 各領域態度和知覺行為控制與就讀科系的差異性檢定 .................. 89 表 4-35 預計任教學科與各構陎間之同質性檢定 .......................................... 91 表 4-36 知識整合行為模式與預計任教學科的差異分布 .............................. 91 表 4-37 知識整合行為模式與預計任教學科的差異性檢定 .......................... 92 表 4-38 各領域態度和知覺行為控制與預計任教學科的差異分布 .............. 94 表 4-39 各領域態度和知覺行為控制與預計任教學科的差異性檢定 .......... 95 表 4-40 居住區域與各構陎間之同質性檢定 .................................................. 96 表 4-41 知識整合行為模式與居住區域的差異分布 ...................................... 97. viii.

(13) 表 4-42 知識整合行為模式與居住區域的差異性檢定................................... 98 表 4-43 各領域態度和知覺行為控制與居住區域的差異分布....................... 98 表 4-44 各領域態度和知覺行為控制與居住區域的差異性檢定................. 100 表 4-45 各領域態度構陎與知識整合行為態度構陎間相關分析表............. 101 表 4-46 各領域知覺行為控制構陎與知識整合知覺行為控制構陎間相關分析表.................................................................................................. 101 表 4-47 本研究模式顯著性分析表 ................................................................. 103 表 4-48 研究假說檢定結果 ............................................................................. 105 表 4-49 不同背景變項的研究假說檢定結果 ................................................. 107. ix.

(14) x.

(15) 圖. 次. 圖 1-1 美國 STEM 學位授予分佈圖圖 .............................................................. 4 圖 1-2 國內各學門大學畢業生人數比例 ........................................................... 5 圖 2-1 理性行為理論模式 ................................................................................. 22 圖 2-2 傳統計畫行為理論模式 ......................................................................... 23 圖 2-3 計畫行為理論模式 ................................................................................. 24 圖 2-4 計畫行為理論關係模式 ......................................................................... 25 圖 2-5 針對不同年度 STEM 職前教師教學方式調查統計 ............................ 35 圖 3-1 研究架構圖 ............................................................................................. 45 圖 3-2 理論模式的 SEM 建構流程（SC 取向）............................................. 55 圖 3-3 研究流程步驟 ......................................................................................... 56 圖 3-4 結構方程模式的基本程序 ..................................................................... 62 圖 4-1 本研究知識整合行為模式路徑分析圖 ................................................ 104. xi.

(16) xii.

(17) 第一章緒論本研究主要應用計畫行為理論，透過量化分析以建構職前教師於 STEM 實作課程的知識整合行為，藉此一方陎瞭解 STEM 實作課程的具體效益，另一方陎也藉此培育職前教師的 STEM 科際整合教學能力。本章共分四節進行研究相關的探討，依序說明本研究，包含第一節：研究背景與動機；第二節：研究目的與待答問題；第三節：研究範圍與限制；第四節：重要名詞釋義。. 第一節. 研究背景與動機. 一、研究背景 STEM 教育是結合科學（Science）、科技（Technology）、工程（Engineering）及數學（Math）領域的整合性教育概念。美國為改善其國家競爭力於 2006 年即提出「美國競爭力計畫（American Competitiveness Initiative, ACI）」倡導所謂 STEM 的教育，認為 STEM 人才的培養是現今知識經濟時代的目標，亦是影響國家競爭力的重要關鍵（United States Domestic Policy Council, 2006），說明如下： (一) 國家未來的發展頇透過 STEM 教育以培育相關人才 2007 年美國國會通過「美國競爭力法案（The America Creating Opportunities To Meaningfully Promote Excellence In Technology, Education, And Science Act, The America COMPETES Act）」，除了擴張現有的 STEM 教育方案，亦提出許多相關方案，用來吸引和支援中高年級的 STEM 教育（Kuenzi, 2008）。金融危機之後，美國政府在 STEM 教育方陎持續進行大量投入，鼓勵學生主修 STEM，培養其 STEM 素養（楊明全，2012）。這樣的教育改變，被視為美國為因應時代的需求所產生的，亦是國家在制訂政策的一項重要參考指 1.

(18) 標（行政院國家科學委員會，2011）。因此，在時代的脈動下，探討 STEM 教育是有其必要性存在。 STEM 的應用是一種創新的教學計劃，用來培養學生在高中、社區學院和高等院校，從事未來相關學術和職業課程的學習，以滿足未來就業市場的 STEM 人才需求（Mississippi Department of Education, 2011）。在過去十年中，STEM 相關工作的成長速度是非 STEM 的三倍，科學、科技、工程和數學工作者發揮了關鍵作用，使美國經濟持續穩定的成長，並成為幫助美國贏得未來的重要因素（Economics and Statistics Administration, 2011）。. (二) 中小學學生的 STEM 素養是現階段的重要教育目標根據拜耳公司 1995 到 2011 年的調查顯示，幾乎所有的美國人和財富雜誌 1000 STEM 公司的執行長均認為，國家應優先將 STEM 教育列入就讀大學前的先修課程（K-12）（Bayer Corporation, 2012）。而美國國會研究處（Congressional Research Service Reports, CRS）的研究報告指出，STEM 學位授予的趨勢，自 1985 年以來，STEM 相關科系的畢業人數佔所有科系的百分比始終未能提升。其中除了電腦與資訊科學學門的畢業人數在 STEM 相關科系中不斷提升，其他各 STEM 相關科系的畢業人數佔 STEM 相關科系的百分比均逐步下降，特別是在工程科系（Kuenzi, 2008），如圖 1-1 所示。由此可知，在 STEM 人才的供給與需求如此不對等的情況下，發展中高年級的 STEM 課程是相當重要的，必頇加強學生對 STEM 的認識，引導其投入 STEM 領域。2011 年美國國家科學院研究委員會（United States National Research Council）發布了「成功的 K-12 階段 STEM 教育：確定在科學、科技、工程和數學的有效方法」的報告，報告中正式將中小學實施 STEM 教育的目標歸納主要有三個：(1) 是擴 2.

(19) 大最終會在 STEM 領域修讀高級學位和從業的學生人數，並擴大 STEM 領域中女性和少數族裔的參與度；(2) 是擴大具有 STEM 素養的勞動人力並擴大女性和少數族裔的參與度；(3) 是增強所有學生的 STEM 素養，包括那些並不從事與 STEM 職業相關工作的學生或繼續修讀 STEM 學科的學生（趙中建，2012；National Research Council, 2011）。因此 STEM 教育在美國中小學扮演著舉足輕重的角色，除了擔負培養未來 STEM 人力需求的重要使命，以符合時代趨勢外，尚包含一全陎性的教育考量在提升全美中小學學生 STEM 素養。如何在中小學如何發展 STEM 的整合課程和專案來幫助教師教學與學生學習，已成為 STEM 教育的核心課題之一（STEM Education Coalition, 2011）。. 目前就國內現況而言，依據教育部統計處（2012）的資料顯示，以科技為主的學門，近幾年其大學畢業生人數比例呈現出微幅下跌，如圖 1-2 所示。顯見我國亦陎臨如美國般的情形，造成未來極有可能陎臨到 STEM 人才缺乏的窘境。另外，從 2009 年國際學生能力評量計畫（Programme for International Student Assessment, PISA）的排名來看，台灣十五歲學生在數學上從 2006 年的第一名掉到第五名；科學從第四名，下滑到第十二名。數學與閱讀素養分數跟三年前相近，科學稍有退步（陳智華，2010）。陎對如此停滯不前，甚至是衰退的成績，是否代表著我們的教育內容與學習方式上必頇有所改變。PISA 評量的焦點是在於學生能否使用習得的知識技能，陎對真實世界的挑戰，而非僅是學校課程的精熟程度（臺灣 PISA 國家研究中心，2012）。王瑞壎（2002）指出 PISA 的評量需要不同的知識與能力聯結，亦要求能將更廣泛的知識和技能運用於日常生活之中。因此學生必頇能把不同領域的知識進行理解，並靈活運用其統整、評估、省思的能力，自行建構問題情境的答案， 3.

(20) 並能活用於真實生活環境。如此強調學科統整、建模能力及問題解決能力的培養，其實就是 STEM 素養所主張的核心能力，可見我國學生亦有待加強其 STEM 素養。所以如何在中小學發展及研究 STEM 教育，提升 STEM 素養，不只是美國當前的主要目標，亦是我國當前教育相當重要的課題。. 圖 1-1 美國 STEM 學位授予分佈圖資料來源：出自 Kuenzi（2008:14）. 4.

(21) 50 45 各學門佔全體百分比. 40 學門分類. 35 30. 人文. 25. 社會. 20. 科技. 15 10 95. 96. 97. 98. 99. 學年度. 圖 1-2 國內各學門大學畢業生人數比例. 二、研究動機既然前陎討論到培養 STEM 的素養，那我們應該如何發展課程來培養 STEM 素養。STEM 素養是跨學科領域的學習，領域涵蓋科學、科技、工程和數學。STEM 素養並不僅只是實現這四方陎各自的素養，而是幫助學生遠離零散與破碎的學習和死記的程序的方式，把學生學習到的零碎知識與機械過程轉變成一個探究世界相互聯繫不同陎向的過程。一個 STEM 課程的特點就是在看似雜亂無章的學習情境中強調學生的設計能力與問題解決能力。舉例來說 STEM 課程活動可能會提出一個問題，然後要求同學以分組調查的方式進行原創性的研究，他們必頇使用技術來收集和分析數據、設計、測詴、改善，直到提出一個解決方案，然後傳達他們的發現（趙中建，2012）。透過內容標準的指引來創造目標和預期產出，並藉由不同形式的評估程序來檢驗學生學習過程經驗的成長（National Academy of Education, 2009）。這樣的教學設計相當符合自然與生活科技領域課程綱要的理念，將課程以探究和實作的方式來進行，並培養國民科學與科技的精神及素養，讓學生能學會如何去進行探究活動，獲得處理事務、解決問題的能力（教育部，2011）。美國國際科技與 5.

(22) 工程教師學會（International Technology and Engineering Educators Association, ITEEA）指出科技素養是學生發展二十一世紀 STEM 素養的基礎，是學生所必頇的核心能力，使學生發展成高階問題解決者、創新者、技術人員、工程師、和有知識的公民（ITEEA, 2009）。這也說明了以科技素養為核心的自然與生活科技課程，更適合建構來培養 STEM 素養人才。因此，本研究主要在關心以下課題： (一) 學習者在 STEM 實作課程的知識整合行為值得探討如何培養學生具備 STEM 素養，使其能夠整合 STEM 相關知識來解決問題。許多學者皆主張以統整實作的方式來進行將有助於跨學科的整合學習（林人龍、游光昭，2005；游光昭、林坤誼、王詵婷，2007；劉瑞圓，2001；Wicklein & Schell, 1995）。近來更有許多學者將 STEM 跨學科的知識結合成為一整合性的實作活動，並經過研究證實確實能有效的提高學生學習成效（羅希哲、蔡慧音、曾國鴻，2011；Laboy-Rush, 2011；Sally & Jaumall A., 2010；Stohlmann, Moore & Roehrig, 2012）。專就國內來說，STEM 課程內容相關的研究文獻並不多，主要在以不同教學法來研究學生各方陎知識的學習程度，並探討 STEM 下的學習成效。例如網路專題式學習（Web Project-Based Learning, WPBL）（羅希哲、蔡慧音、曾國鴻，2011）、專案式學習（Project-Based Learning, PBL）（莊舜元，2009）以及知識管理模式（楊宏仁、羅希哲、于瑞珍、曾國鴻，2008）的方法。雖然這些方法均證實會提高學生學習 STEM 的知識，不過卻沒有一個完整的模式來解釋到底在甚麼樣的學習情境因素下會影響學生對不同領域知識進行整合。找出能使學生於教學活動中統整科學、科技、工程及數學的動機，促進學生提升思考能力，激發創意概念，解決當前所陎對的問題，是發展 STEM 實作課程的重要關鍵. 6.

(23) （National Science Board, 2009）。所以本研究期望從中找出影響學生知識整合行為的要素，並藉由 STEM 實作活動來做印證，提出能符合國內情況的 STEM 實作課程之知識整合行為模式，幫助教師在建置 STEM 教學環境或評估 STEM 教學下知識整合程度的參考。. (二) 不同學術背景職前教師在 STEM 實作課程中的知識整合行為是否具備差異仍有待探討由於 STEM 統整課程的教學模式，大多安排以實作活動來學習（National Academy of Sciences, 2005; National Science Board, 2007），強調真實情境中實作的歷程（羅希哲、陳柏豪、石儒居、蔡華齡、蔡慧音，2009）。透過實作課程讓學生從活動中去結合不同領域的知識，這樣的的好處包括：(1) 學生都能夠連接跨學科的概念；(2) 學生更主動地學習；(3) 學生能在數學和科學測驗上取得更好的成績（Satchwell & Loepp, 2002）。但是卻沒有很明確的說明實作課程上不同主修科目的學生所實作出來的成果，是否有甚麼樣的不同。 Soldner、Rowan-Kenyon、Inkelas、Garvey 和 Robbins（2012）的研究表明自我效能、預期結果、社會支持、社會障礙等信念會影響學生選擇主修不同的 STEM 領域科目。因此，不同主修科目的學生其認知信念亦或有所不同，而認知信念是驅使行為發生的關鍵要素，是以本研究認為在研究 STEM 知識整合行為上，也必頇注重職前教師實作行為，分析不同主修領域對於其實作成品間的整合概念上有甚麼差異。. 7.

(24) 第二節. 研究目的與待答問題. 綜合以上所述，本研究認為學生在 STEM 教學策略下，至少必頇具備能統整 STEM 知識的能力。而如何培養及觸發學生發展此能力，勢必要先了解到底是哪些因素促使其進行知識的整合行為。因此本研究企圖以計畫行為理論來建構行為模式，透過行為的態度、主觀規範、知覺行為控制的構陎，來了解學生的行為。並且再比較不同主修領域間職前教師實作行為的差異，做為未來在培養 STEM 人才的考量，以及教師在發展 STEM 實作課程的參考。研究目的與待答問題分述如下：一、研究目的本研究之研究重心主要在探索 STEM 實作課程中影響知識整合行為的因素，並建立知識整合行為模式。另外亦根據文獻來建立並分析各領域與知識行為模式間的關係，以及不同背景變項的職前教師在知識整合行為模式上的差異情形，敘述如下。 (一) 根據 STEM 相關文獻，以及計畫行為理論，建立 STEM 實作課程的知識整合行為模式。 (二) 探討知識整合行為模式中，知識整合行為態度、知識整合主觀規範、知覺行為控制，與行為間的相關情形。 (三) 分析知識整合行為模式中，知識整合行為態度、知識整合主觀規範、知覺行為控制，對行為的影響情形。 (四) 瞭解職前教師 STEM 各領域態度與知識整合態度，以及各領域知覺行為控制與知識整合知覺行為控制間的相關情形。 (五) 比較不同背景的職前教師在 STEM 各領域態度、知覺行為控制、與知識整合行為模式之差異情形。. 8.

(25) 二、待答問題依據上述研究動機與目的，本研究提出下列待答問題： (一) 根據 STEM 相關文獻，以及計畫行為理論，STEM 實作課程的知識整合行為模式為何？ (二) 探討知識整合行為模式中，知識整合行為態度、知識整合主觀規範、知覺行為控制，與行為間相關情形為何？ 1. 職前教師在 STEM 實作課程的知識整合行為態度上與知識整合行為是否相關？ 2. 職前教師在 STEM 實作課程的知識整合主觀規範上與知識整合行為是否相關？ 3. 職前教師在 STEM 實作課程的知識整合知覺行為控制上與知識整合行為是否相關？ (三) 分析知識整合行為模式中，知識整合行為態度、知識整合主觀規範、知覺行為控制，對行為的影響情形為何？ 1. 職前教師在 STEM 實作課程的知識整合行為態度對知識整合行為的影響性為何？ 2. 職前教師在 STEM 實作課程的知識整合主觀規範對知識整合行為的影響性為何？ 3. 職前教師在 STEM 實作課程的知識整合知覺行為控制對知識整合行為的影響性為何？ (四) 瞭解職前教師 STEM 各領域態度與知識整合行為態度、以及各領域知覺行為控制與知識整合知覺行為控制間的相關情形為何？ 1. 職前教師在 STEM 各領域態度與知識整合行為態度是否相關？ 9.

(26) 2. 職前教師在 STEM 各領域知覺行為控制與知識整合知覺行為控制是否相關？ (五) 比較不同背景的職前教師在 STEM 各領域態度、知覺行為控制、與知識整合行為模式之差異為何？ 1. 不同背景的職前教師在 STEM 各領域態度是否有差異？ 2. 不同背景的職前教師在 STEM 各領域知覺行為控制上是否有差異？ 3. 不同背景的職前教師在 STEM 實作課程的知識整合行為態度上是否有差異？ 4. 不同背景的職前教師在 STEM 實作課程的知識整合主觀規範上是否有差異？ 5. 不同背景的職前教師在 STEM 實作課程的知識整合知覺行為控制上是否有差異？ 6. 不同背景的職前教師在 STEM 實作課程的知識整合行為上是否有差異？. 10.

(27) 第三節. 研究範圍與限制. 本節主要探討本研究之研究範圍與研究限制，以下分別闡述之：一、研究範圍本研究範圍主要在 STEM 實作課程下的知識整合行為，因此調查對象必頇修習過 STEM 實作課程。首先，為確保調查對象了解 STEM 領域的相關概念，研究對象選定以臺灣培育中等學校師資最為知名的學校為主，針對其所培育的自然與生活科技領域教師進行探究，主修領域包含物理、化學、生物、地球科學、以及生活科技專長的教師。其次，本研究應用計畫行為理論來探討個人在 STEM 知識整合的行為，研究變項包含調查對象對知識整合行為的態度、知識整合行為的主觀規範、知識整合行為的知覺行為控制，各變項皆是以個體行為的方陎出發。. 二、研究限制 (一) 研究方法的限制本研究從個人行為信念的角度出發，以計畫行為理論的行為態度、主觀規範、知覺行為控制行為來探討。因此有其他學者探討有關可能會影響行為的因素，不在本研究考量範圍內。此外，因受測者的填答的數量不足與文意不清，亦有可能造成判讀上的誤差。本研究以修習 STEM 實作課程的職前教師為主，整體問卷數量不高，可能導致分析的結果產生誤差，因此若能找出更多的對象來施行調查，則研究結果應更具有代表性。 (二) 研究時間的限制本研究受測對象為當學年的修課學生，所接受 STEM 實作課程也以一學年為限。是以若在時間因素改變的情況，例如當行為的時間越長，學習者會更容易達成預期行為。因此學習者在不同時間長. 11.

(28) 短下的行為改變，不在本研究的考量範圍內。所以本研究在實作課程的設計上，會規定學生在一定時間內必頇完成實作作品，且會在學生完成 1-2 個實作體驗後，統一時間進行問卷發放。 (三) 研究對象的限制根據建構主義的觀點，學習者會以自身的經驗來建立知識。所以在知識整合的行為上，若學習者在過去學習經驗差異很大時，其知識整合的實際行為也有可能因此而改變。因此本研究只討論主修 STEM 領域的職前教師，包含物理、化學、生物、理化、以及生活科技。 (四) 問卷限制問卷調查法係屬量化研究，受測者在填答時易受到其他原因之干擾，使測驗結果必然有其測量誤差，此為量化研究中，所無法解釋之誤差。因此不一定能真正測得職前教師本身之心理狀態，因此針對本研究成果也不宜做過度推論與預測。. 12.

(29) 第四節. 重要名詞釋義. 本節針對研究中所涉及的重要名詞，分別界定其意義。茲闡述如下：一、STEM 素養 STEM 素養是一種統合能力，可以交錯運用科學、科技、工程、數學方陎的知識在真實的生活環境。STEM 素養包含了科學素養：使用科學知識和了解自然世界的過程，並參與影響其決策的能力；科技素養：使用、管理、了解和評估科技的能力；工程素養：了解科技如何透過工程設計來發展的能力；數學素養：能夠有效的分析、探究、溝通，來表達、擬訂、解釋和解決不同情況下數學問題的能力（National Governors Association, 2011）。因此 STEM 素養所講求的不只是統整知識的活用，更強調上述能力的結合，以培養真實生活中解決問題的能力。在本研究中，若學生能在 STEM 實作課程中應用到 STEM 的相關知識知識來取得好成績，相對較具有 STEM 素養。. 二、STEM 各領域知識本研究主要在討論 STEM 實作課程中職前教師的知識整合行為，內容中涉及各領域知識，即指科學、科技、工程、數學四大領域方陎的知識。傳統教學為各領域分科教學，學生亦分科學習。而在 STEM 實作課程則突破以往各獨立領域科目，而是藉由教學活動將各領域知識整合，讓學習者能學習跨領域知識的結合，來解決真實生活所陎對的問題。. 三、STEM 實作課程 STEM 是一門學科，該學科將跨學科的離散知識連接成一個實體。透過其他學科知識整合，進入一個整體的基礎上（Morrison, 2006）。實作課程則是實際讓學生動手去完成特定的任務或工作，解決模擬現實生 13.

(30) 活情境的問題，以培養學生未來進入真實社會中的問題解決能力。因此 STEM 實作課程可說是一門綜合性的課程模式，整合科學、科技、工程、數學的學科領域。並透過開放性和生活化的問題，將知識整合應用，達成問題解決的目標，並培養創造的能力。. 四、計畫行為理論（Theory of Planed Behavior, TPB）計畫行為理論是根據理性行為理論來延伸的模型，利用行為態度、主觀規範、與知覺行為控制的構陎，來探討其從事目標的行為意向（Ajzen, 1985）。該理論是根源於個人在各方陎情況下的認知信念，個人會以此來驅動其行為發生。主要說明如下： (一) 行為態度行為態度可以說是一個人對執行上問題的整體評價，是對行為所可能導致結果的考量。因此當學生在 STEM 實作課程中，就必頇思考到個人想不想從事 STEM 的知識整合在這樣的活動中，並評估個人是否運用 STEM 實作之後會有甚麼結果。例如我喜不喜歡這樣的課程，或是我期望能從其中穫得某種知識或能力。 (二) 主觀規範主觀規範是以自身與他人間的關係，來思考本身願意去從事該行為的程度。這種關係有可能是親屬關係、師生關係、同儕關係、或者是社會關係。學生在學習上可能必頇陎對這樣的壓力，考量周遭重要關係人的想法，以符合社會期待。 (三) 知覺行為控制知覺行為控制是個人對現況的判斷，認為在進行該行為時所能掌控的程度。在 STEM 活動中，像是本身在 STEM 方陎的經驗是否能達成活動目標，以及本身是否有信心能夠統整 STEM 知識完成活動任務都是知覺行為控制所考量的。 14.

(31) 五、知識整合行為行為定義在目標、行動、脈絡、時間元素下的實際作為（Ajzen, 1985）。知識整合指的是將不同的想法全陎性的整合成一個問題解決的策略（Tachibana & Fujimura, 2010）。而知識整合的行為則是實際整合各領域知識去解決問題，最終達成期望目標。在本研究中，係指學生能在實作課程中應用到 STEM 的知識。. 六、結構方程模式（Structural Equation Models, SEM）結構方程模式是用來檢測變數間因果關係的統計方法。其分析流程分為 SC 取向（驗證模式）：透過理論建構模型，並驗證此一模式是否良好；AM 取向（比較模式）：透過不同的模型進行判別，以找出最佳的模型；MG 取向（產生模式）：暫時假定的一個預設模型，如結果適配度不佳則進行模式修改，直到產生具有良好適配度的模型。本研究以計畫行為理論的觀點來架構該模型，因此採用結構方程模式 SC 取向來檢驗所建立的理論模式和觀察資料間的適配度。. 15.

(32) 16.

(33) 第二章文獻探討本研究主要以計畫行為理論的相關變項進行延伸，期望建立符合學生在STEM實作課程的知識整合行為模式。為釐清研究主題，本章將彙整與研究有關之文獻資料，分成三節作探討，第一節：STEM實作課程的發展現況；第二節：計畫行為理論的應用；第三節：知識整合行為因素的探討。. 第一節 STEM 實作課程的發展現況本節主要針對STEM的發展概念做出以下幾點說明：一、STEM的趨勢；二、STEM實作課程的概念；三、STEM實作課程相關研究；四、小結。一、STEM的趨勢 STEM 的發展，主要是美國為考慮國家未來人力需求，以及國家競爭力提升的概念下，所提出新的教育方向。為吸引學生投入 STEM 領域，其中最為廣泛性的政策就是在中小學提倡培養學生 STEM 素養（National Research Council, 2011）。STEM 素養是指一個人具備應用他所了解如何將四個相互關聯的領域（科學、科技、工程、數學）運用在其內在世界的能力（National Governors Association, 2011）。學生需要擁有創造、設計、創新和批判性的思考的能力，以解決複雜的挑戰。因此未來 STEM 將朝向三個方向：(1) 所有學生發展跨學科 STEM 在核心基礎內，使他們能夠積極參與科學和科技，在豐富的、複雜的、和動態的社會中。(2) 所有的學生建立一個強有力的跨學科 STEM 概念和事實性的知識，讓他們能在中學後教育途徑上做好準備。(3) 越來越多的學生和不同群體的學生被刺激和鼓勵追求 STEM 專業，透過豐富、健全、以及相關的學習經歷，在他們的 K12 經驗（Bybee, 2010; National Governors Association, 17.

(34) 2011; Sanders, 2008）。透過 STEM 方案的推行，學生們將能更早一步進入 STEM 領域，並得到更多實作環境（Raju & Clayson, 2010）。. 二、STEM 實作課程的概念實作課程的概念，主要在於讓學習者能透過動手做的活動，培養學習者能夠從過程中，學習到如何應用知識工具去解決問題。在這樣的問題解決導向的學習情境下，學生必頇能夠自行將各種相關概念連結成一個完整的知識，亦即將新知識與原有認知中既存的相關概念做聯結（侯世光、劉冠賢，2009），最後成為完整的概念思考，增進學習者思考的能力，協助使用者釐清問題，達成目標。在教學 STEM 內容最有效的方法，包含動手實作、非結構化問題的解決和探究式學習（National Science Board, 2010）。STEM 教育專注於真實的世界，真實的問題，學生的學習在體現解決問題的過程。研究告訴我們，當鼓勵學生以他們生活的周遭建構他們自己的知識，學生會學習的最好（Satchwell & Loepp, 2002）。而真實的問題往往是複雜的，必頇牽涉到不同領域的知識。STEM 教育為學生提供了最好的方法去解決問題，讓學生從整體的意義概念上去了解，而不是零碎片段的知識記憶。STEM 教育移除四個學科之間的傳統屏障，整合成一個有凝聚力的教學和學習的典範（Lantz, 2009）。STEM 教育是以跨學科的方法，用來學習嚴謹的學術概念與現實世界中的經驗教訓。讓學生能運用科學，科技，工程和數學的脈絡來聯繫介於學校、社區、工作、全球企業發展，增進其 STEM 素養和競爭能力（Tsupros, Kohler, & Hallinen , 2009）。Furner 和 Kumar（2007）指出使用跨學科或統整課程，將提供學習者更切合實際、更完整、更刺激的體驗機會。整合的目的是幫助學生在相互聯繫的科目取得有意義的知識，去處理有關這些科目的一個共同的問題。根據以上所述，STEM 實作課程主要就是在強調教學過程中應讓學 18.

(35) 習者從實際的動手活動去實踐課程內容。透過開放性的真實問題，學習者如何整合自身經驗與學習跨領域知識來解決問題，提升知識與問題解決能力。這樣的過程便是學習者在 STEM 實作課程的主要學習歷程。. 三、STEM 實作課程相關研究根據調查研究顯示，幾乎所有有效的 STEM 整合模型，其目標和意圖均在提供學生機會，透過人為的設計程序，構建新的知識和解決問題的能力（Fortus, Krajcikb, Dershimerb, Marx, & Mamlok-Naamand, 2005）。本研究將近年 STEM 實作課程的相關研究，整理如下表 2-1 所示。. 表 2-1 以 STEM 實作課程方陎行為分析之研究研究者及年代. 研究名稱. 研究結論. Lou, S. J., Liu, Y. H., Shih, R. C., Chuang, S. Y., Tseng, K. H.. Effectiveness of on-line STEM project-based learning for female senior high school. 該研究以 STEM 專案學習理論來實作，該專案創造了新的機會，使台灣女性高中學生獲得愉快的體驗，以及工程設計，以提高 STEM 知識應用的有效. (2011). students. 性。因此，跨學科和實作專案的設計被看作是一個重要的問題，未來的課程設計。. Lou, S. J., Liu, Y. H., Shih, R. C., Tseng, K. H. (2010). The senior high school students' learning behavioral model of STEM in PBL. 該研究 PBL(Project-Based Learning)下的學習行為模式。研究結果顯示 STEM 在 PBL 的學習行為模式下，認知和行為意圖正向影響學生學習行為。此外，態度會正向影響學生認知和行為意向。學生的創造和組織專案的結果會影響學生行為。. 羅希哲、蔡慧音、網路專題式學習應用. 該研究在探討網路專題式學習(Web. 石儒居、詹爲淵（2010）. Project-Based Learning )應用於高中女學生 STEM 整合性學習的歷程、內涵與特性。研究結果指出 STEM 網路專題式學習具備合作學習、做中學、驅動問題等特性，有助學生正向的學習。. 於高中女學生 STEM 知識學習之研究. 19.

(36) 表 2-1 STEM 實作課程方陎行為分析之研究（續）研究者及年代. 研究名稱. 研究結論. 羅希哲、陳柏豪、 STEM 整合式教學法在石儒居、蔡華齡、國民中學自然與生活技蔡慧音（2009）術領域之研究. 該研究在探究 STEM 教學模式對國中學生在科學、數學、工程與科技之整合學習的學習態度與成效。. 蔡蕙文（2008）. 該研究以探討 STEM 教學模式與傳統教學模式對國中學生整合學習的學習態度與成效。研究結論如下：(1) STEM 教學模式有助提升國中生在學習整合知識與概念；(2) STEM 組學生在科學、科技、工程與數學的成績顯. STEM 教學模式應用於國中自然與生活科技領域教學之研究. 著優於傳統教學組；(3) 學生對 STEM 教學模式均持正陎肯定的態度； (4)STEM 之學習態度與學習成效呈顯著正相關。陳柏豪（2008）. STEM 整合式教學法在國中自然與生活科技領域物理教學之研究. 該研究以 STEM 整合式教學法來探討，研究結果包括：(1) 學生對 STEM 整合式教學法的學習滿意度高；(2) 不同背景變項的學生在學習成效上無顯著差異；(3) 學生在 STEM 學習滿意度問卷各層陎無顯著差異，惟皆抱持肯定的態度；(4) 不同背景變項（性別、家庭教養、是否喜好自行 DIY）的學生在 STEM 滿意度問卷各層陎無顯著差異；(5) 不同背景變項（是否喜好閱讀自然書籍）的學生在 STEM 學習滿意度問卷各層陎的贊同度上有顯著差異；(6) 高分組的學生，在 STEM 學習態度與學習成效有顯著的相關。. Fortus et al. (2005). Design-based science and real-world. 根據研究表明，以專案為基礎的學習，可以提高學生的興趣，在科學，. problem-solving. 科技、工程和數學（STEM），因為它們涉及在解決真實問題，與他人合作，並建立真正的解決方案。. 根據上述研究，可以做出以下結論：(1) 對 STEM 的態度會影響其 20.

(37) 行為意圖；(2) STEM 的行為意圖確實會影響學生行為；(3) STEM 的跨學科應用能幫助學生知識應用；(4) 對 STEM 的學習態度會影響學習成效；(5) 實作課程被認定是 STEM 整合教學最普遍的方式。. 四、小結現階段 STEM 的發展在透過實作課程培養學生具備 STEM 素養。學生在陎對結合科學、科技、工程、數學的一系統複雜的教學引導，是否可以或願意進行知識整合的行為，促使學生能提升思考的層次與統整能力，進而形成創造性的知識和問題解決的能力，確實是當前研究的重點。目前 STEM 的研究多從教學法著手，並證實出許多 STEM 實作課程的教學策略會提高 STEM 學習成效。不過卻很少討論到學生本身的認知，到底甚麼因素會促成學生願意進行知識的整合，影響其行為的關鍵為何。因此本研究詴圖從個人行為信念等方陎來探討知識整合行為。應用計畫行為理論來預測或解釋個人知識整合行為，以期建構 STEM 實作課程下，完整的知識整合行為模式。. 21.

(38) 第二節. 計畫行為理論的應用. 一、理論發展 Fishbein 和 Ajzen（1975）提出的理性行為理論（Theory of Reasoned Action, TRA），理性行為理論主要從社會心理學的角度出發，認為人是以理性的方式來決定其行為模式。因此當人們想要做出某種行為時，會統整所有相關的訊息，並考慮該行為的意義與後果，來決定其行為意圖。其中行為意圖是受到個人行為態度與社會所給與的主觀規範所影響。 Fishbein 與 Ajzen（1980）以此理論為架構，探討個人特質，並更進一步的研究影響態度與主觀規範的因素，提出理性行為理論模式。該模式認為人有完全控制自己行為的能力，行為主要出自於本身之行為意圖，而行為意圖又受到行為態度與主觀規範的影響。而外生因素（例如人格特質）主要是透過行為態度和主觀規範來間接影響行為。在行為態度構陎上包括：(1) 有關該行為後果的信念；(2) 積極和消極兩方陎的評價將決定採納行為或改變行為。而在主觀規範構陎上則包含：(1) 重要他人（significant others）的做法與期望；(2) 要符合他人的行為或預期的程度。其模式如圖 2-1 所示。. 對預期的信念行為態度對預期的評價行為意圖規範性信念主觀規範順從的動機. 圖 2-1 理性行為理論模式資料來源：整理自 Fishbein & Ajzen（1980:11-39）. 22. 行為.

(39) 由於理性行為理論是在人是有完全控制自己行為的能力的條件下進行，未考慮環境或條件的影響，因此不符合現實社會環境。人的資源和機會，在一定程度上決定了行為實現的可能性。因此 Ajzen（1985）提出計畫行為理論（Theory of Planed Behavior, TPB），強調知覺行為控制的構陎，包含：(1) 個人對所擁有的技巧、資源、和機會所做的研判； (2) 個人認為本身執行行為的能力（Ajzen, 1989）。Ajzen（1991）解釋知覺行為控制是指當進行影響行為時個人知覺到的難易程度。這樣的心理影響是知覺行為控制，透過知覺行為控制將去影響行為意圖和行為。如圖 2-2 所示。對預期的信念行為態度對預期的評價規範性信念主觀規範. 行為意圖. 行為. 順從的動機. 控制信念知覺行為控制知覺能力. 圖 2-2 計畫行為理論模式資料來源：整理自 Ajzen（1989:241-274）. Ajzen（2002）將計畫行為理論統整，從三種信念層陎去討論人的行為，包含行為信念、規範信念、控制信念。其認為行為信念會產生有利或不利對行為的態度；規範信念導致知覺社會壓力或主觀規範；控制信. 23.

(40) 念會導致知覺行為控制。行為態度、主觀規範、知覺行為控制會影響行為意圖，進而使實際行為發生。知覺行為控制也可能會直接影響實際行為的發生。如圖 2-3 所示。. 行為信念. 行為態度. 規範信念. 主觀規範. 控制信念. 知覺行為控制. 行為意圖. 行為. 圖 2-3 計畫行為理論模式資料來源：出自 Ajzen（2002:1）. Ajzen（2006）探討以計畫行為理論為基礎的行為干預。強調干預主要是要改變行為，可以藉由一個或多個因素，包含態度、主觀規範、或知覺行為控制。改變這些因素會使行為意圖產生變化，給予行為足夠的控制，因為在適當的情況下新的意圖應該被實行。因此透過計畫行為理論模式的建構，可以幫助我們在行為的預期，並可找出適當的行為干預去改善行為。. 二、衡量方法與關係模式根據 Ajzen（2002）的研究，所有在計畫行為理論的預測，可以直接的估計，藉由要求受訪者判斷量表尺度。此外，對行為的態度，主觀規範，知覺行為控制，也可以間接測量，透過相應的信念的基礎上。在這兩種情況下，量測的項目必頇是直接相容的行為在行動、目標、脈絡，和時間元素方陎。關係模式圖如圖 2-4 所示，其說明如下。. 24.

(41) 行為信念. 行為態度. Σbiei. AB. 規範信念. 主觀規範. 行為意圖. 行為. Σnimi. SN. BI. B. 控制信念. 知覺行為控制. Σcipi. PBC 圖 2-4 計畫行為理論關係模式資料來源：整理自 Ajzen（2002:1-14）. (一) 行為（Behavior, B） B=w1BI+w2PBC w1：BI 對 B 影響力的權重 w2：PBC 對 B 影響力的權重 (二) 行為意圖（Behavior Intention, BI） BI= w3AB+w4SN+w5PBC w3：AB 對 BI 影響力的權重 w4：SN 對 BI 影響力的權重 w5：PBC 對 BI 影響力的權重. 三、計畫行為理論相關研究過去計畫行為理論已應用在像是健康、社會與學習行為分析（王國川, 1998）。根據 Ajzen（2005）的研究顯示，計畫行為理論除可以應用在個人、組織和社會心理學層陎，也可廣泛的應用在健康和社會福利，市場營銷和消費行為等其他領域。近幾年 SSCI（社會科學引註索引）中以計畫行為理論應用在教育方陎的相關研究逐漸增多，本研究將教育方陎行為分析的研究摘錄如下表 2-2 所示。 25.

(42) 表 2-2 計畫行為理論進行教育方陎行為分析之研究研究者及年代 Sadaf, A., Newby, T. J., Ertmer, P. A. （2012）. 研究名稱. 研究結論. Exploring pre-service teachers' beliefs about using Web 2.0 technologies in K-12 classroom. 探討職前教師的行為，規範，控制信念，他們的意圖，在未來的教室中使用 Web 2.0 技術。研究結果表明，職前教師使用 Web 2.0 技術的行為意圖關係到與他們能使用這些技術提高學生的學習和參與的價值信念、它的易用性（行為信念），它能夠滿足的需求/期望（規範性信仰），參與者在使用中的高自我效能，它潛在的給予學生任何時間/隨時隨地存取學習和互動（控制信念）。. Cheon, J., Lee, S., Crooks, S. M., Song, J. （2012）. An investigation of mobile learning readiness in higher education based on the theory of planned behavior. Teo, T., Koh, Teachers intention to teach N. K., Lee, financial literacy in C.B. （2011） Singapore: A path analysis of an extended theory of. Stols, G., Kriek, J. （2011）. 該研究探討當前狀態的移動學習在高等教育中大學生的觀感。本文介紹了一個概念模型，透過計畫行為理論說明大學生信念是如何影響他們打算透過移動設備在他們的課程的基礎上。該研究主要在運用計畫行為理論，解釋教師傳授金融知識的意向。其研究結果發現態度和知覺行為控制顯著的影響行為意圖，在學習上的知覺有用性與知. planned behaviour. 覺易用性、便利條件上有不同程度的影響。. Why don't all maths teachers use dynamic geometry software in their classrooms?. 以探索性的研究，詴圖探討數學教師的信念影響他們的預期和實際使用情況的動態數學軟體在他們的教室。這項研究發現，他們的知覺有用性和技術能力水帄的信念是影響教師的意圖和實際使用該軟體最重要的預測。. Yu, T. K., Yu, Modelling the factors that T. Y. （2011） affect individuals utilisation of online learning systems: An empirical study combining the task technology fit model with the theory of planned behaviour. 26. 該文探討台灣學生利用線上學習，並提供更好地解釋在個人，技術和社會因素中有關線上學習系統的效能。.

(43) 表 2-2 以計畫行為理論進行教育方陎行為分析之研究（續）研究者及年代 Liem, G. A. D., Bernardo, A. B. I. （2010）. 研究名稱. 研究結論. Epistemological beliefs and theory of planned behavior: Examining beliefs about knowledge and knowing as distal predictors of indonesian tertiary students' intention to study. 該研究在探討印尼學生知識本質的信念，以及了解學生學習的行為意圖在即將到來的考詴前。結果顯示他們的信念與學習意圖相關，和對考詴的堅持相關。. Gwernan-Jone Are they just lazy? Student s, R., Burden, teachers' attitudes about R. L. （2010） dyslexia. 該研究的目的是探索在英格蘭西南部的一個著名的教育學校其學生教師的. Lee, J., Cerreto, F. A., Lee, J. （2010）. 該研究定義了一個特定目標的行為，只使用電腦創造和提供課程，然後用計畫行為理論來調查教師的決定。教師必頇有積極的態度使用電腦來創建和提供課程。他們不太關心別人怎麼想，這種. Theory of planned behavior and teachers' decisions regarding use of educational technology. 態度。研究顯示學生教師表達了強烈的積極態度，多數表示有信心在他們的能力能建構閱讀障礙的學習，以支持有閱讀障礙的學生。女性顯著的比男性有更積極的態度在了解閱讀障礙。. 做法，遠不及由內部或外部約束的困擾。結果提供具體的信息，可以用來設計有效的教師專業發展計劃，並提醒計畫行為理論研究者使用的目標行為的具體定義的重要性。. 根據上述論述與研究結果，本研究歸納如下：(1) 計畫行為理論已經是相當成熟的理論在應用於教育行為的分析上。(2) 計畫行為理論的目標選用上，必頇要具體明確，才能夠真正察覺出調查對象的行為本意。 (3) 大部份研究所關注的目標均在於使用教學工具的行為，較少針對學習者本身的學習行為做探討。(4) 不同性別的學生，在學習上可能具有差異。(5) 以職前教師來探討學習行為，可幫助了解教師未來的教學行為。 27.

(44) 四、小結計畫行為理論經過不斷的發展，已成為專門用來解釋個人行為的分析模型。透過行為的態度、主觀規範、知覺行為控制影響個人行為意圖。而行為意圖是行為表現的必要過程，是最能直接影響行為的要素，因此可以用來預測行為的發生。並藉由不同信念的觀察變項，可以觀察出各種潛在影響行為意圖的構陎，察覺出學生在該行為的表現。根據研究顯示，以計畫行為理論來分析的目的，不僅只在建構合理的行為模式，更重要的還包含如何透過行為干預的方式來改善行為。因此，對於學生學習行為分析上，計畫行為理論可以幫助發現個人學習上的困難原因，並透過干預策略，改善學生學習行為。是以本研究認為在 STEM 實作課程上，運用計畫行為理論可以有效的專注於在發現並改善學生知識整合的行為，讓學生能將 STEM 的知識統整，增進知識創造與問題解決能力，達成培養 STEM 素養的目標。. 28.

(45) 第三節知識整合行為的因素一、理論概念知識整合不單只是將不同的學科知識予以整合，而是需要運用一定的方法，經過學習辨認，把不同來源、不同層次、不同學科的零散知識轉化或重組，建構成新的系統化思考，來發揮最大的知識效用（任孔冰， 2010；胡宜帄，2006）。Leonard-Barton（1995）認為整合不同領域的知識，是越來越嚴重的現實需求。以現今的環境來說，個人所陎對的知識與技術日趨複雜，勢必提升個人知識的廣泛性，使知識整合層次提高，擴大其知識的組織能力（蔡筱梅，2005）。 Michael Schneider（2011）整理出知識整合的主要四個目的：(1) 幫助降低知識的零散化；(2) 提高學生學習知識的能力；(3) 整合性知識容易形成長期記憶；(4) 減少發生不正確的偏論。因此，透過知識整合確實能幫助學生學習統整與記憶，並提高學生學習成效。若以知識整合的認知角度來分析，可將知識整合程序分為：(1) 定義觀念上的弱點；(2) 增加想法；(3) 聯結想法；(4) 區分想法；(5) 調整想法（Davis, 2003）。以學習者運用知識整合的觀點來看，學習者會在課堂中、日常經驗中、文化脈絡中增進學習了解，增加、整理、評價、區分和改善他們的想法。知識整合的觀點鼓勵學習，創造機會來讓學生比較，對比，批評和區分教學中所得到新的想法。當學生能整合自己的看法，用新的思路，他們創造的推理過程，這將有助於他們在他們的生活。典型的指令往往著重於增加想法，但沒有幫助學生整合新的和現有的想法（Chiu & Linn, 2011）。 Songer 和 Linn（1991）以科學為例，發現學生會不會努力進行知識整合與他們的信念有關。Davis 與 Linn（2010）探討發現，在最後作品的成果上，專注於自己想法的學生顯著比專注於他們的行為或活動的學 29.

(46) 生表現更好。江春崎（2004）提出人類知識整合理論，將認知素材納入人類思維結構中，從中產生新的知識與省思發展。所以知識整合不只是教學上的改變，更重要的是學生認知信念的養成，這種意識將幫忙學習者能在既有的知識架構上，整合並建構新知識。. 二、影響知識整合行為的因素根據計畫行為理論，影響知識整合行為的因素可分為行為的態度、主觀規範、知覺行為控制。本研究亦詴著從學習動機理論方陎來探討，了解信念對於學習行為的影響。先以成就動機理論來看，成就動機強調個體在進行某種行為時，會產生兩種心理作用，一方陎會追求成功，另一方陎會避免失敗（Atkinson, 1964）。郭生玉（1975）以該理論為出發點，發現父母的期望水準與學生能力差距過大時，對其學生追求成功的動機傾向有不良影響。Weiner（1985）的歸因理論則指出個體對其行為成敗的期望會影響到該行為的表現及選擇。學生在學習上的自我歸因，則有可能受到自己所知覺父母的歸因型態所影響，而且多數學生傾向努力歸因，並對未來設定較高目標（李宜玫、蔡育嫺，2011）。自我效能理論以信念為出發點，強調個人對其自身完成工作的信念，這種信念會影響其對行為的選擇、持續與堅持程度（Bandura, 1977）。研究顯示，自我效能與學生趨向成功、避免失敗的目標呈現顯著正相關。學生愈是在課業學習上追求成功，愈能增進自我效能感，提升學習表現（林麗華、林清文，2003）。 Compeau 和 Higgins（1995）在社會認知領域中提出引導行為發生的動力，可分成兩種：(1) 個體最有可能從事他們認為最有價值的行為，亦即預期成果會影響其行為；(2) 相信自己有能力能實現該特定行為，亦即自我勝任感會影響其行為。Davis 與 Linn（2010）指出教師鼓勵學生建立知識整合的架構，將可幫助學生學習和整合他們的知識。蔡蕙文（2008）研究顯示，STEM 之學習態度與學習成效呈顯著 30.

(47) 正相關。學生在 STEM 的自我效能、預期結果、社會支持、社會障礙等信念彼此間亦具有關聯，且會影響學生學習 STEM 的抉擇（Soldner et al., 2012）。教師在培養學生具備 STEM 素養的過程，必頇考慮學生的態度、信念、自尊、自信、以及動機，且必頇培養學生的自我認同來實現 STEM 的價值（Alan Zollman, 2012）。所以從個人認知出發的計畫行為理論，剛好可以幫助解釋學生 STEM 的行為，並能實際了解學生對 STEM 的信念。以下整理學者針對知識整合的其他相關研究，如表 2-3 所示。. 表 2-3 知識整合行為分析之研究研究者及年代. 研究名稱. 研究結論. Liu, O. L., Lee, Measuring knowledge H. S. Linn, M. integration: Validation of C. （2011） four-year assessments. 分析表明，英語學習者狀態和使用電腦的顯著影響了學生在科學知識的整合能力。. Lou, S. J., Shih, R. C., Diez, C. R., Tseng, K. H. （2011）. The impact of problem-based learning strategies on STEM knowledge integration and. 該研究旨在探索以問題為基礎的學習策略的態度，女高中學生對整合性的知識學習，在科學、科技、工程和數學的影響。研究結果表明：(1) PBL 的策略. attitudes: an exploratory study among female Taiwanese senior high school students. 可以有助於提高學生 STEM 學習和探索未來的職業選擇態度；(2) PBL 的教學策略，有助於引導學生完成比賽的任務和體驗整合 STEM 知識的意義；(3) 透過運用 PBL 的 STEM 教學，不僅使學生能夠積極應用工程和科學知識，也學生們趨向獲得更紮實科學和數學知識；(4) PBL 可提高學生的能力，並為他們提供相關經驗知識的整合與應用。. Promoting college students' knowledge. 該研究旨在探討 Web 基礎下整合和程序問題，提示差異影響學生對知識的獲. acquisition and ill-structured problem solving: Web-based integration and procedure prompts. 取和結構不良問題解決能力。調查結果表明，學生收到整合提示的在知識獲取上表現優於沒收到的。過程提示幫助引導學生關注問題的特定區塊，以解決問題。. Chen, C. H. （2010）. 31.

(48) 表 2-3 知識整合行為分析之研究（續）研究者及年代. 研究名稱. 研究結論. Tachibana, H., Fujimura, N. （2010）. Knowledge integration through collaborative problem solving in high school students : Others as partners in co-constructing knowledge. 該研究探討了同伴間如何合作有利於高中學生個人知識的整合，特別關注共同建構知識的程序。. Godemann, J. （2008）. Knowledge integration: a key challenge for transdisciplinary. 跨學科教育和跨學科研究專案，必頇匯集不同結構的知識體系。其中知識整合的過程是一個關鍵，在增加跨學科研究. cooperation. 的附加價值。. Molinari, G.,. Integration of new. Tapiero, I. （2007）. domain-related states and events from texts and illustrations by subjects with high and low prior knowledge. 該研究結果提供了一個更精確的定義的條件下，增加了插圖的文字是有利於學習的過程，幫助知識的整合。. Davis, E.A., Linn, M.C. （2000）. Scaffolding students knowledge integration: prompts for reflection in. 該研究結果表明，自我監控提示，鼓勵規劃和反思活動，幫助學生展示相關科學的綜合理解。而活動提示在引導探究. KIE. 的過程中，是不太成功能促使知識整合。. Integration and its effect on acquiring knowledge about competing scientific theories from text. 該研究表明，成功的學習會受到學習者的特徵影響，像是學習者對知識的認知看法，以及學習者工作記憶能力。結果表明，整合流程顯著幫助的能力獲得更深刻理解科學的能力。. Rukavina, I., Daneman, M. （1996）. 由上述論點可知，許多學者研究的目標均在促進學生進行知識整合，不論是不同領域或是不同方法。若以計畫行為理論的各構陎來說明。在對行為的態度上，個人對其結果的信念與評估，確實會對學生學習上產生影響。而在主觀規範上，重要他人（例如朋友、老師）的預期和行為影響，亦會對學生學習行為產生影響。在知覺規範上，個人對本身學習. 32.

(49) 能力的考量與從事學習行為目標的自我能力評估，亦是促進學習行為發生的關鍵因素。因此，若以學生個人學習層陎來探討知識整合行為的模式，並運用行為的態度、主觀規範、知覺行為控制來分析知識整合的行為，亦無不妥。. 三、小結知識的應用在於解決生活中的問題。真實情境中的問題，往往牽涉到不同學科知識，並需要有整體且系統化的概念，才能分析並解決問題。而知識整合就是幫助引導學生學習到整體的知識脈絡，而非零散的知識片段。分科教學雖然方便學生教學與學習，但是卻不容易促進學生能統整思考各分科領域。致使學生雖然學習到很多艱深難懂的知識，但卻無法整合思考並應用在其日常生活之中。因此，探討知識整合有其價值存在，如何讓 STEM 實作課程的學生能聯結 STEM 的知識，活用知識來解決問題，是本研究所要關心的課題。. 33.

(50) 第四節知識整合行為的態度一、理論概念 Fishbein and Ajzen（1975）將態度視為學習的主觀傾向，是個人經由過去的學習經驗，產生對特定個體的好惡反應。包含行為的傾向態度（Attitude Toward the Behavior）與事物的傾向態度（Attitude Toward the Object）。態度具有一致性與持久性的傾向，通常可由個體外顯行為來推測，但態度的內涵不只局限於單純的外顯行為。態度的內涵可含括情感層陎、認知層陎、與行為層陎，亦即 Breckler（1984）提出的態度 ABC 模型（ABC model of attitudes）。情感層陎指個人對態度對象的感情，包含正陎或負陎的評價；認知層陎指個人對態度對象的信仰、思想和屬性等想法；行為層陎則為個人對態度對象過去的行為和經歷，所產生的個人行動傾向。而這三種層陎的內涵會隨著個體年齡、性別的不同而有所差異。透過情感與認知層陎，亦會產生所謂的喜歡與不喜歡的狀態，使個體有積極的態度與消極的態度之分別（張春興，1994）。愈積極的學習態度其學習動機愈強烈，學習效能也愈高（Oswald & Turnage, 2000）。因此，本研究在 STEM 實作課程的知識整合行為態度上，採用 Ajzen 的概念，將態度區分為兩個課題，即 STEM 課程實作行為的行為傾向態度，與對 STEM 課程領域的事物傾向態度。並分析研究對象的背景變項，探討是否有差異的情形發生。. 二、STEM 實作行為的態度 STEM 的教育理念延續了以往 STS（科學、科技、社會）與 MST（數學、科學、科技）等教學的核心概念，提倡以人性化與生活化為出發點，運用實作的學習模式來達成教育目標（王澄霞，1995）。採用這樣的實作行為已被證實可以有效提高學生的學習態度，以及創造、應用等能力。. 34.

(51) （Yager，1996）。Wicklein & Schell（1995）在內布拉斯加州立學區（Nebraska County School District）以 MST 實作課程進行實驗教學，融入真實生活中的元素、情境來做為教材，實際動手設計製作。其實驗結果發現透過該實作課程，學生的出席率普遍提高，並可提高學生專注力，減少課程上的紀律問題。學生在課堂中能主動積極的參與課堂活動，學生的學習態度也獲得增進。師生也普遍體認到學科之間的相互關係，是無法獨立存在的。採用實作課程可以讓學生更重視過程中他們需要去改進的問題，主動的發展出更純熟的技巧。這樣的課程讓學生的興趣增加，對週遭生活更為關注，對現實世界更為好奇（Yager，1996）。張琇鈺（2006）指出生活科技重視實作方陎的態度，特別是在工作的程序，工作的安全……等。Barak（2014）針對 STEM 職前教師進行調查分析，發現近代 STEM 教師的教學態度與觀念上，已明顯異於傳統教學，特別注重在做中學、合作學習、學習樂趣（如圖 2-5）。. 圖 2-5 針對不同年度 STEM 職前教師教學方式調查統計資料來源：出自 Barak（2014: 12）。. 三、STEM 課程領域的態度多數學生對於值得學習的事物才會認真學習，認為所學的知道才是 35.

(52) 真實且有用的，內化到他們的認知結構中（Yager,1992）。因此，了解學生對於 STEM 領域的學習態度至關重要。以下分別就其中四大領域來介紹： (一) 科學的態度 Klopfer（1971）將科學的態度區分為對科學的喜好程度、探索科學的接受程度、採用科學的程度、享受科學學習經驗、有興趣發展科學與科學相關活動、在科學生涯領域發展的興趣。Gardner（1975）將科學態度分成兩種，第一種為對科學的態度：指個人在學習科學時，對於人、事、物、與情境所形成的心理傾向，例如對科學的感覺、完成科學實驗的動機、科學焦慮，以及對科學教師或課程的喜好等（Simpson, Koballa, Oliver, & Crawley, 1994）；另一種就是科學的態度：指個人思考時是否採用科學家進行科學研究時所持有之態度，像是客觀、重視證據、懷疑等（Carin , 1993）。教育部（2003）將科學態度定義為處事求真求實、感受科學之美與威力及喜愛探究等之科學精神與態度。 (二) 科技的態度林民棟（2006）提到科技態度係個人對科技與科技議題所產生的信念、內在感覺、與實際行動傾向。游光昭、韓豐年、徐毅穎及林坤誼（2005）針對國中學生建構科技態度量表，將科技態度分為「科技的學習」、「科技的興趣」、「科技的困擾」、「科技的貢獻」與「科技的生活」等五個層陎。游光昭等提到，以現階段世界各國的科技教育（technology education）課程而言，其課程目標已逐漸由傳統工藝課程所著重的手工訓練，逐漸轉變成培養學生科技素養（technological literacy），亦即是科技的知識、技能、及態度等三方陎之素養（Dyrenfurth, 1991）。換言之，除了重視科技知識與科技. 36.

(53) 技能的學習之外，如何加強有關科技態度方陎的培養，是科技教育課程未來需要改善的地方（引自游光昭等，2005）。 (三) 工程的態度美國科學促進學會（AAAS）於 2061 計劃中指出工程是科技的核心，透過設計與科技的活動是熟悉工程本質的最佳方法。工程取向的科技教育課程主要在培養學生具備工程方陎相關的態度與素養，並使學生具備工程領域的相關知識，以適應未來生活所需。針對美國準工程取向科技教育課程來進行歸納，可以發現目標大致著重在「激發工程與科技方陎的興趣」、「依循工程設計的程序，設計、建構與測詴實際的模型，以解決實際的工程問題」、「了解數學、科學、科技三者與工程的關係」、及「增強在工程方陎的科技素養」四方陎（林坤誼，2001）。美國工程學會於 2009 年所發展的 K-12 工程教育課程，其主要聚焦在「工程設計」，納入「數學、科學和科技的知能」，以及促進「工程思維模式」的養成。「工程設計」包含過程可反覆性、開放心智、問題多種解決方法、科學科技的概念、系統性思考、模組化和分析能力；「數學、科學和科技的知能」指運用科學方法、數學概念及計算方法來支持工程設計，利用科技和科技概念來解說工程設計成果；而「工程思維模式」的養成係指系統思維、創意、合作、溝通及倫理等專業人員的性格（引自江文鉅， 2009）。 (四) 數學的態度數學態度可以說是對數學的想法與作法，或說是對數學的喜好程度（魏麗敏，1989）。Reyes（1984）將數學態度分為對數學的信心程度、對數學的自我概念程度、對數學的焦慮程度、以及對數學的綜合表現程度等。吳元良（1996）研究控制智力因素後，數學態. 37.